東苕溪洪水新出路初步研究

劉立軍，吳 益，周雁潭

（1.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院），浙江 杭州 310020；2.浙江省河口海岸重點(diǎn)試驗(yàn)室，浙江 杭州 310020；3.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020）

1 問(wèn)題的提出

東苕溪?dú)v來(lái)是杭州市主城區(qū)防洪保安的重點(diǎn)。歷年來(lái)，黨和政府做出巨大努力，取得顯著成效。受特殊水文、地形及水系條件限制，到目前為止，區(qū)域防洪壓力仍非常大，需要有突破性的思路求得根本性好轉(zhuǎn)。

西險(xiǎn)大塘是杭州市苕溪防洪安全關(guān)注的重點(diǎn)[1]。西險(xiǎn)大塘大致分為3段：一為老余杭至中苕溪口，以老余杭洪水位為控制重點(diǎn)，關(guān)注焦點(diǎn)是南苕溪下游的防洪安全問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上是南苕溪的洪水出路安排；二為中苕溪口至瓶窯，以瓶窯洪水位為控制重點(diǎn)，關(guān)注焦點(diǎn)是苕溪干流瓶窯段防洪安全，實(shí)質(zhì)上是南苕溪、中苕溪、北苕溪集中匯水與苕溪干流瓶窯段行洪能力不匹配，是中苕溪、北苕溪的洪水出路安排問(wèn)題；三為瓶窯至德清大閘，以德清大閘洪水位為控制重點(diǎn)，關(guān)注焦點(diǎn)是這一段東苕溪干流的防洪安全，實(shí)質(zhì)為苕溪下游行洪能力不足且難以突破，是東苕溪干流洪水出路安排問(wèn)題。

目前，東苕溪有南湖、北湖共2個(gè)滯洪區(qū)，總滯洪面積11 km2，總滯蓄容積4 463萬(wàn)m3；七里、永建（仇山、新北塘并入永建）、潘板、澄清、張堰共5個(gè)非常滯洪區(qū)，總滯洪面積64 km2，總滯蓄容積24 551萬(wàn)m3（見(jiàn)圖1）。目前，南湖滯洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)約10 a一遇，北湖滯洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)約5 a一遇，七里、永建、潘板、澄清、張堰非常滯洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)為20～50 a一遇[2]。

圖1 東苕溪滯洪區(qū)分布圖

東苕溪洪水歷來(lái)是北入太湖、東泄運(yùn)河水系。以目前的防洪格局，北入太湖能力難以突破，東泄運(yùn)河水系則禍及杭嘉湖平原。來(lái)不及下泄的洪水需要在老余杭至瓶窯一帶分滯，除南湖和北湖滯洪區(qū)以外，其余5個(gè)非常滯洪區(qū)有大量人口和耕地，洪水所到之處皆成禍害。而且洪水入太湖后，必將抬高太湖和太浦河水位，反過(guò)來(lái)又影響杭嘉湖平原的洪水入湖、北排和東排，加大平原區(qū)防洪壓力。

2020年長(zhǎng)歷時(shí)梅雨，最終導(dǎo)致新安江水庫(kù)歷史上第一次開(kāi)9孔泄洪，水庫(kù)洪水位仍然達(dá)到歷史最高，引起社會(huì)高度關(guān)注。若該場(chǎng)暴雨降落在東苕溪流域，為保杭州市主城區(qū)的安全，東苕溪啟用永建、潘板非常滯洪區(qū)的可能性極大，啟用張堰、澄清非常滯洪區(qū)的可能性也不小。

因此，為東苕溪洪水尋找新的出路是必要的。浙江省水利部門(mén)曾經(jīng)研究過(guò)東苕溪洪水出路問(wèn)題，提出了蓄、分、滯、排、擋等措施以緩解防洪壓力[3]。

2 東苕溪洪水新出路

南苕溪有青山水庫(kù)作為控制性防洪工程，針對(duì)常遇洪水的防洪壓力已顯著減輕。但杭州市需要抵御200 a一遇的高標(biāo)準(zhǔn)洪水，按照已有工程及其控制運(yùn)用方案，青山水庫(kù)200 a一遇下泄洪水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)下游南苕溪河道的行洪能力。為保杭州市安全，南湖滯洪區(qū)和七里、永建非常滯洪區(qū)就成為必需。青山水庫(kù)200 a一遇最大24 h洪水總量約1.8億m3，水庫(kù)安全蓄洪庫(kù)容接近1.0億m3，24 h內(nèi)為保障下游安全可以下泄的洪量在0.2億m3以內(nèi)，實(shí)際調(diào)度時(shí)下泄量甚至可能會(huì)少于0.1億m3。因此，青山水庫(kù)遭遇200 a一遇洪水時(shí)，要保證水庫(kù)上下游的安全，還有至少0.6億～0.7億m3的洪水需要安排出路。即使擬實(shí)施的臨安區(qū)里畈水庫(kù)擴(kuò)容工程設(shè)置0.2億m3的防洪庫(kù)容，仍有至少0.4億～0.5億m3的超量洪水。

要解決南苕溪洪水出路，分洪滯洪是首選，可以是流域內(nèi)滯洪、向流域外分洪。目前，流域內(nèi)設(shè)有南湖滯洪區(qū)和七里、永建非常滯洪區(qū)，滯洪區(qū)的滯洪水深為3～5 m，但單位面積的滯洪能力小，向流域外分洪大致可以有青山水庫(kù)向富春江分洪和干流向平原區(qū)分洪這兩種選擇。

2.1 青山水庫(kù)向富春江分洪

2.1.1 分洪需求

青山水庫(kù)向富春江分洪可以將流域內(nèi)洪水轉(zhuǎn)移出去，結(jié)合青山水庫(kù)的調(diào)控，既可顯著削峰，又能大幅減量，對(duì)減輕下游防洪壓力的作用十分巨大。為解決青山水庫(kù)調(diào)洪能力不足的問(wèn)題，應(yīng)考慮從青山水庫(kù)向富春江分洪。要正確分析分洪效果，一是分洪流量要適宜，二是要深入研究青山水庫(kù)分洪后的控制運(yùn)用方案，三是假設(shè)的水文條件要符合實(shí)際。

青山水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)最大的前10場(chǎng)洪水過(guò)程，大部分比較平緩。若將這10場(chǎng)洪水按洪量控制都提高到200 a一遇，經(jīng)初步分析，按照“中低水位快分快泄、中高水位盡力削峰”的原則優(yōu)化調(diào)度，分洪流量達(dá)到500 m3/s。加上南湖滯洪區(qū)，結(jié)合臨安區(qū)里畈水庫(kù)擴(kuò)容，以及河道整治、堤閘提升改造、澇區(qū)強(qiáng)排等常規(guī)措施，除部分場(chǎng)次洪水外，南苕溪的安全可以保證。在七里、永建非常滯洪區(qū)大幅度縮小規(guī)模的情況下仍可以防御200 a一遇洪水，從而徹底扭轉(zhuǎn)南苕溪防洪的被動(dòng)局面。針對(duì)部分場(chǎng)次洪水，若青山水庫(kù)蓄到100 a一遇洪水位，蓄洪量達(dá)到1.2億m3，仍可總體上保證南苕溪的安全。當(dāng)然，要解決南苕溪與中苕溪匯合后的下游安全，還需要另有對(duì)策。

2.1.2 分洪流量及效果

如果有了分洪工程，青山水庫(kù)的防洪調(diào)度方案應(yīng)該作相應(yīng)調(diào)整。若有500 m3/s的分洪能力，24 h即可以分洪超過(guò)0.4億m3，約為青山水庫(kù)100 a一遇最大24 h洪量的1/4。即使遭遇比較惡劣的洪水過(guò)程，24 h內(nèi)的分洪時(shí)間只有18 h，也可以解決0.3億m3超量洪水，相當(dāng)于青山水庫(kù)50 a一遇和20 a一遇最大24 h洪量的差值，分洪效果好。

青山水庫(kù)100 a一遇和50 a一遇最大24 h洪水總量分別約為1.6億m3和1.4億m3。若有500 m3/s的分洪能力，加上青山水庫(kù)50 a一遇洪水位以下約1.0億m3調(diào)蓄庫(kù)容、臨安區(qū)里畈水庫(kù)擴(kuò)容后的0.2億m3防洪庫(kù)容和南湖滯洪區(qū)約0.2億m3滯洪庫(kù)容，南苕溪防御100 a一遇及以下標(biāo)準(zhǔn)的洪水時(shí)就可以不啟用永建非常滯洪區(qū)，永建非常滯洪區(qū)可以大幅度縮小，其啟用概率也大幅度降低。

在防洪調(diào)度過(guò)程中，攔蓄洪水是蓄得越多，風(fēng)險(xiǎn)越大，工程體系和調(diào)度決策人員的壓力也越大；分洪則相反，分得越多，風(fēng)險(xiǎn)越小，工程體系和調(diào)度決策人員的壓力也越小。這是分洪與蓄洪的最大差別。東苕溪的防洪，洪量與洪峰都是突出問(wèn)題，在很難進(jìn)一步顯著提高流域蓄滯能力的當(dāng)下，應(yīng)該積極研究分洪措施。

2.1.3 工程及綜合效益

分洪可以采取隧洞自流方式實(shí)現(xiàn)，進(jìn)口在青山水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)，出口在富陽(yáng)區(qū)富春江北支，隧洞長(zhǎng)度約28 km。經(jīng)初步估算，若分洪措施采用泄洪洞方案，水頭差以20 m計(jì)，隧洞長(zhǎng)以28 km計(jì)，全線混凝土內(nèi)襯，則洞徑13.0 m時(shí)流量即可達(dá)到500 m3/s。類比正在實(shí)施的平陽(yáng)縣南湖分洪工程，估計(jì)本工程投資約40億元。

該分洪隧洞宜經(jīng)過(guò)富陽(yáng)區(qū)，并且兼顧富陽(yáng)區(qū)皇天畈北渠流域的分洪需要。目前，皇天畈北渠行洪能力為5 a一遇，遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水即需分洪入城，與城區(qū)20 a一遇的排澇要求極不適應(yīng)。盡管富陽(yáng)城區(qū)與東苕溪地理距離相近，同時(shí)出現(xiàn)洪水的概率相對(duì)較大，但適當(dāng)兼顧仍可行，也有利于工程實(shí)施。當(dāng)前，富陽(yáng)區(qū)正在研究推進(jìn)南北渠分洪工程，若能與青山水庫(kù)向富春江分洪的工程適當(dāng)結(jié)合，則可以顯著提高投資效益。

2.2 南湖向平原區(qū)分洪

南湖向平原區(qū)分洪通道方案可以利用南湖滯洪區(qū)的調(diào)節(jié)能力，并與擬建的杭州城西南排工程結(jié)合，通過(guò)杭州城西南排工程分洪入錢(qián)塘江。從南湖分洪處至杭州城西南排工程進(jìn)水口距離與通過(guò)杭州城西南排工程入錢(qián)塘江距離基本相近，均約為11 km。

南湖向平原區(qū)分洪通道方案對(duì)分洪點(diǎn)上游的影響比較小，只對(duì)流域防洪局面略有改善，但不能從根本上扭轉(zhuǎn)防洪形勢(shì)，且存在東苕溪與杭嘉湖東部平原洪水遭遇概率比較大的問(wèn)題。

2.3 北湖向錢(qián)塘江分洪

2.3.1 分洪需求

瓶窯位于南苕溪、中苕溪、北苕溪匯合口下游，集水面積1 409 km2，其中青山水庫(kù)、水濤莊水庫(kù)和四嶺水庫(kù)控制集水面積733 km2，規(guī)劃有若干新建、擴(kuò)建水庫(kù)工程，但基本沒(méi)有明顯的控制性作用。東苕溪瓶窯河段行洪能力遠(yuǎn)小于上游來(lái)水，防洪壓力十分突出，即使青山水庫(kù)向富春江大量分洪，以目前的防洪格局，北湖滯洪區(qū)以及潘板、澄清、張堰非常滯洪區(qū)仍必不可少。

受自然和社會(huì)因素制約，在流域內(nèi)采取增加上蓄、加高堤防等常規(guī)措施難以從根本上改變瓶窯的防洪形勢(shì)。因此，在努力提高上游調(diào)蓄能力的前提下，采取分洪措施將洪水引至流域外，是應(yīng)該深入研究的方向。

2.3.2 分洪流量及工程

經(jīng)初步分析，若分洪流量達(dá)到800～1 000 m3/s，結(jié)合增加上游調(diào)蓄能力等常規(guī)措施，在潘板、澄清、張堰非常滯洪區(qū)規(guī)模大幅度縮小的情況下，經(jīng)科學(xué)調(diào)度，東苕溪瓶窯上游河段仍可以防御200 a一遇洪水，從而徹底扭轉(zhuǎn)東苕溪在瓶窯上下游的防洪形勢(shì)。

北湖向錢(qián)塘江分洪通道長(zhǎng)度約30 km。若采用雙洞，單條隧洞長(zhǎng)以30 km計(jì)，全線鋼筋混凝土內(nèi)襯，洞徑13.0 m，進(jìn)出口水頭差達(dá)到15 m時(shí)，雙洞流量即可達(dá)到860 m3/s左右。該方案新增土地征用量少，分洪對(duì)錢(qián)塘江的防洪影響也不大，不存在顛覆性的否決因素。當(dāng)然，該方案投資約200億元，需要全面深入論證。

若考慮向流域外分洪，宜采取深隧強(qiáng)排方式實(shí)現(xiàn)。進(jìn)口可以布設(shè)在北湖滯洪區(qū)以利用北湖的調(diào)控能力，出口可以布設(shè)在錢(qián)塘江九溪珊湖沙水庫(kù)擬建的杭州城西南排出口下游側(cè)，深隧長(zhǎng)度約27 km。強(qiáng)排深隧線路經(jīng)過(guò)杭州市主城區(qū)的運(yùn)河西片，可在沿線適當(dāng)布置強(qiáng)排泵站，以兼顧運(yùn)河西片的排洪需要，充分發(fā)揮工程效益。

2.4 瓶窯下游干流的洪水出路

東苕溪在瓶窯下游段河道的坡降極其平緩，過(guò)流能力低下。即使瓶窯上游通過(guò)大規(guī)模分洪等措施達(dá)到了防洪要求，下游河段在遭遇200 a一遇洪水時(shí)仍需要向杭嘉湖平原分洪，從而禍及東部平原區(qū)。德清大閘的分洪調(diào)度歷來(lái)是東苕溪及運(yùn)河水系防汛的主要矛盾焦點(diǎn)。

上牽埠分洪通道方案是分洪入東塘港、古運(yùn)河，再經(jīng)八堡二通道入錢(qián)塘江，洪水轉(zhuǎn)移路徑約50 km[4]。該方案對(duì)分洪點(diǎn)上游的影響比較小，洪水轉(zhuǎn)移線路長(zhǎng)，對(duì)杭州市主城區(qū)防洪有比較大的影響，宜審慎決策。

在難以避免東苕溪洪水向杭嘉湖東部平原分洪的情況下，需要深入研究東苕溪分洪與杭嘉湖東部平原泄洪結(jié)合的問(wèn)題，同時(shí)需進(jìn)一步研究杭嘉湖東部平原的洪水新出路。

3 方案實(shí)施可行性

方案的限制因素主要有技術(shù)、政策和資金等。本文提出的青山水庫(kù)分洪為山區(qū)隧洞，技術(shù)上不存在制約因素，主要為政策和資金限制。如果該分洪隧洞兼顧富陽(yáng)區(qū)皇天畈北渠流域的分洪，則可以顯著提高投資效益。在經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的情況下，資金的限制作用將逐漸降低。

南湖、北湖的分洪通道采用平原深隧的方式。目前，杭州、南京、武漢、長(zhǎng)沙、濟(jì)南、蕪湖等地都已有洞徑超過(guò)14.5 m的盾構(gòu)隧道建成，因此，洞徑13.0 m的平原深隧不存在制約性的技術(shù)問(wèn)題。而資金方面，杭嘉湖地區(qū)是浙江省主要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)集中區(qū)域，區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展，資金敏感性相對(duì)較小。平原深隧工程在新加坡、日本東京和美國(guó)芝加哥等地已成功應(yīng)用：東京平原分洪隧洞—首都圈外郭放水路，全長(zhǎng)6 km，直徑10.6 m，總儲(chǔ)水量達(dá)到67萬(wàn)m3；新加坡深隧工程為污水隧道，工程長(zhǎng)48 km，直徑6.0 m，埋深20～55 m；芝加哥深隧工程長(zhǎng)176 km，直徑2.5～10.0 m，埋深45～106 m[5]。

4 結(jié) 語(yǔ)

東苕溪防洪先天條件比較差，洪水出路歷來(lái)是個(gè)大難題。洪水新出路大致可以概括為逐級(jí)分洪、以隧代河，上下協(xié)同、綜合治理，整體謀劃、兼顧各方。

青山水庫(kù)向富春江分洪的投資相對(duì)少，效益顯著，應(yīng)優(yōu)先考慮實(shí)施；干流向平原區(qū)進(jìn)一步分洪的投資大，效益相對(duì)較差，應(yīng)進(jìn)一步研究評(píng)估；北湖向錢(qián)塘江分洪的效益顯著，但投資巨大，可以開(kāi)展全面深入研究。各方案的優(yōu)點(diǎn)：可以顯著改善區(qū)域防洪形勢(shì)；新增占地量少，極大地避免土地要素制約；大量釋放非常滯洪區(qū)的國(guó)土空間資源，即使這些區(qū)域今后仍是鄉(xiāng)村，也可以成為城郊的優(yōu)質(zhì)鄉(xiāng)村，而不是目前在防洪緊急時(shí)可能成為滯洪區(qū)的鄉(xiāng)村。缺點(diǎn)：工程功能單一，除了分洪以外，很難融入其他功能，群眾的滿足感明顯不足。